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采用基于Therminol VP-1纳米流体的光谱光束滤波器的混合聚光光伏/热系统全耦合数值模拟

DOI：10.1016/j.apenergy.2020.114701 期刊：Applied Energy 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 多物理场应用的真实数值模拟是精确预测聚光太阳能系统运行的有效方法。尽管文献中已提出多种多物理场耦合方法，但将这些方法应用于复杂聚光太阳能技术的模拟仍具挑战性。因此，本研究针对采用纳米流体作为光谱滤光片的复合抛物面聚光光伏/热（CPC-PV/T）混合集热器，提出了一种新颖的二维-三维数值光学-热学-电学耦合方法。该方法通过精密计算工具，将非灰度二维模型获得的系统各组件体积吸收辐射量作为体积热源嵌入三维模型。全面分析了全耦合方法（FCM）的主要特性，并与先前采用的另外两种耦合方法进行对比。此外，还研究了使用纳米流体和基础流体光谱滤光片（BF-filter）的?？樾阅?，并与独立聚光光伏电池进行比较。研究结果表明，与其他方法相比，FCM能更真实地揭示所提系统的运行特性，因其可考虑太阳光照的非均匀性、反射太阳光束在接收器上的方向变化，以及所用材料光学特性随太阳辐照度的变化。此外，在Therminol VP1油中悬浮氧化铟锡（ITO）纳米颗?？墒谷炔ǘ蔚奈章时仁褂肂F-filter时提高62.5%，同时显著降低电池温度及光伏波段内的透射辐照度。
作者： Xing Ju，Mostafa M. Abd El-Samie，Chao Xu，Hangyu Yu，Xinyu Pan，Yongping Yang
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究采用基于Therminol VP-1的纳米流体作为光谱光束滤波器的混合聚光光伏/热系统性能。

研究成果

研究表明，与其他方法相比，全耦合方法（FCM）能更真实地揭示所提系统的运行特性，因其考虑了太阳光照的非均匀性、反射太阳光束的方向以及材料光学特性在太阳光谱范围内的变化。使用Therminol VP1-ITO纳米流体作为光谱光束过滤器，可显著提高热波段的吸收率，并降低光伏波段内的电池温度和透射辐照度。

研究不足

该研究承认非灰FV-DO辐射模型在模拟复杂聚光太阳能系统时存在计算成本和内存需求问题。此外，该模型假设稳态条件及热物性参数与温度无关，可能无法捕捉瞬态效应或温度相关物性变化。

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